氫能源技術發展與我國燃料電池產業契機之研究

====章節目錄====

第一章 緒 論…1-1

　　第一節 研究動機與目的…1-1

　　第二節 研究範圍與架構…1-3

　　第三節 研究方法…1-5

第二章 氫能技術發展現況與趨勢…2-1

　　第一節 氫製造技術發展現況與趨勢…2-1

　　第二節 儲氫技術發展現況與趨勢…2-22

第三章 燃料電池技術現況與趨勢分析…3-1

　　第一節 燃料電池技術簡介…3-1

　　第二節 PEMFC 燃料電池技術發展現況與趨勢…3-11

　　第三節 DMFC 燃料電池技術發展現況與趨勢…3-34

　　第四節 SOFC 燃料電池技術發展現況與趨勢…3-49

第四章 燃料電池產業發展與商機探討…4-1

　　第一節 世界燃料電池產業發展現況…4-1

　　第二節 世界燃料電池系統市場展望…4-28

　　第三節 燃料電池產業之關連產品市場分析…4-56

第五章 國內燃料電池產業發展方向…5-1

　　第一節 產業現況與趨勢…5-1

　　第二節 產業競爭力分析…5-11

　　第三節 產業發展策略…5-14

第六章 結論及建議…6-1

　　第一節 結論…6-1

　　第二節 政策建議…6-16

====表目錄====

表1-1 小型定置型燃料電池技術Roadmap 專家名單…1-6

表1-2 國內小型定置型（1-10kW）燃料電池系統重要產品功能…1-7

表1-3 國內家用燃料電池系統產品功能屬性（技術規格）…1-7

表1-4 國內業務用燃料電池系統產品功能屬性（技術規格）…1-8

表2-1 各種儲氫技術的比較…2-22

表2-2 各種儲氫材料之儲氫重量密度比較…2-23

表2-3 數種具代表性儲氫合金之性質比較…2-24

表2-4 美國儲氫系統研發目標規劃…2-33

表3-1 各種燃料電池之特徵…3-10

表3-2 各種燃料電池優缺點比較…3-10

表3-3 常見PEMFC 用質子交換膜產品…3-13

表3-4 國外知名燃料電池公司定置型系統電力輸出規格…3-14

表3-5 全球汽車大廠對燃料電池車的發展概況…3-18

表3-6 中科院研發之燃料電池雙極板性能比較…3-25

表3-7 中科院研發之燃料電池雙極板性能比較…3-26

表3-8 電池組功率密度的比較…3-31

表3-9 主要發展廠商與國家之重組器比較…3-33

表3-10 國內外主要DMFC 開發及應用範圍…3-35

表3-11 主動式與被動式直接甲醇燃料電池的差異…3-36

表3-12 全球DMFC 材料及零組件供應體系…3-46

表3-13 SECA 核心技術之優先度及其關鍵內容…3-55

表3-14 SECA 產業團隊研發期程及性能指標…3-56

表3-15 SOFC 分散式發電長程研究規劃…3-56

表4-1 主要廠商燃料電池機車/腳踏車產品規格…4-7

表4-2 燃料電池產業供應鏈分析（主要參與廠商）…4-12

表4-3 燃料電池系統主要開發廠商…4-13

表4-4 PEMFC 系統關鍵零組件分析…4-14

表4-5 Plug Power 策略聯盟關係…4-20

表4-6 美國燃料電池技術發展里程規劃-可移動式機器…4-34

表4-6 美國燃料電池技術發展里程規劃（續）-輕型車輛…4-35

表4-6 美國燃料電池技術發展里程規劃（續）-定置型發電系統…4-35

表4-7 日本在燃料電池技術實用化的發展目標…4-39

表4-8 日本DMFC 技術開發Roadmap …4-40

表4-9 南韓燃料電池市場推廣目標…4-42

表4-10 南韓燃料電池技術研發目標-按應用產品分（2012 年）…4-43

表4-11 美國加州對燃料電池發電系統之補助措施…4-45

表4-12 美國燃料電池投資稅賦獎勵措施-依2005 年能源政策法案修正…4-46

表4-13 美國燃料電池車輛投資稅賦獎勵措施…4-47

表4-14 日本燃料電池獎勵措施…4-48

表4-15 各種分散式發電技術成本、效率與廢氣排放比較…4-52

表4-16 全球燃料電池燃料供應站設施成本預測…4-57

表4-17 PEMFC 隔離板單價預測…4-60

表4-18 燃料電池發電系統之次系統關鍵技術項目…4-62

表4-19 主要燃料重組器廠商的產品規格…4-65

表5-1 亞太燃料電池科技ZES 燃料電池機車產品規格…5-3

表5-2 國內燃料電池產品概況…5-9

表5-3 燃料電池產品預定示範運行調查結果…5-10

表5-4 國內燃料電池產品商業化目標…5-10

表5-5 國內燃料電池產業技術水準評估…5-12

表5-6 台灣燃料電池產業的SWOT 分析…5-14

表5-7 我國家用燃料電池系統技術Roadmap …5-17

表5-8 我國業務用氫燃料電池系統技術Roadmap …5-17

表5-9 我國家用燃料電池系統的關鍵技術缺口分析…5-18

表5-10 我國業務用燃料電池系統的關鍵技術缺口分析…5-18

表5-11 燃料電池應用於小型運輸工具之市場需求特性…5-20

表6-1 燃料電池商業化挑戰及商品化時程…6-3

表6-2 燃料電池汽車業者參與研發項目…6-5

表6-3 燃料電池產業驅動力PEST 影響因子分析…6-7

表6-4 主要國家燃料電池產業相關獎勵措施…6-8

表6-5 燃料電池產業關聯產品/服務市場需求預測…6-10

表6-6 日、韓、美燃料電池市場推廣目標… 6-11

====圖目錄====

圖1-1 氫能技術與燃料電池關係圖…1-4

圖1-2 研究範圍與架構…1-5

圖1-3 研究方法與流程…1-8

圖2-1 蒸氣重組法流程圖…2-3

圖2-2 部分氧化法流程圖…2-4

圖2-3 煤氣化製造流程圖…2-5

圖2-4 鈀/銀薄膜重組反應器產氫示意圖…2-6

圖2-5 電漿重組器解剖示意圖…2-7

圖2-6 工業電解法流程圖…2-9

圖2-7 再生能源製氫方式…2-10

圖2-8 IS Process 程序流程圖…2-12

圖2-9 美國氫能技術發展之里程碑…2-16

圖2-10 日本氫能市場的演進戰略…2-18

圖2-11 HLG 對歐洲氫能經濟各項發展的進程…2-19

圖2-12 美國能源部儲氫技術目標和現有儲氫技術比較…2-25

圖2-13 應用高壓儲氫之豐田燃料電池汽車FCHV-4 及其結構剖示圖…2-28

圖2-14 應用高壓儲氫之豐田燃料電池巴士FCHV-BUS2 及其結構剖示圖…2-28

圖2-15 應用低溫液化儲氫之戴姆勒-克萊斯勒燃料電池車NECAR 4 結構圖…2-29

圖2-16 應用儲氫合金儲氫之豐田FCHV-3 燃料電池車及其儲氫裝置…2-30

圖2-17 Typical Chemical Hydrides and Their GravimetricDensities…2-31

圖2-18 應用不可逆化學氫化物製氫反應器之示意圖及相片…2-32

圖2-19 戴姆勒克萊斯勒Natrium 燃料電池休旅車及其結構剖示與製氫反應器…2-33

圖2-20 工研院材料所開發Ti-Zr-Mn-V 儲氫合金之吸放氫特性…2-35

圖2-21 工研院材料所合成之Mg-Ln-Ni 儲氫合金之吸放氫特性…2-35

圖2-22 工研院材料所開發之水導熱式3KWh 儲氫裝置…2-36

圖2-23 國內儲氫技術發展規劃（工研院能資所）…2-36

圖3-1 AFC 工作原理…3-2

圖3-2 PAFC 工作原理…3-3

圖3-3 MCFC 工作原理…3-4

圖3-4 SOFC 工作原理…3-5

圖3-5 質子交換膜燃料電池單元電池構造示意說明…3-6

圖3-6 燃料電池發電系統示意…3-8

圖3-7 直接甲醇燃料電池(DMFC)之工作原理…3-9

圖3-8 燃料重組器系統設計架構…3-32

圖3-9 主動式燃料電池系統示意圖…3-37

圖3-10 被動式燃料電池系統示意圖…3-38

圖3-11 NEC 筆記型電腦用DMFC …3-38

圖3-12 Toshiba 行動電話用DMFC…3-39

圖3-13 Toshiba MP3 用DMFC…3-40

圖3-14 日立製作所發表之手機用DMFC …3-41

圖3-15 NTT DoCoMo 與富士通研究所聯合發表行動電話用DMFC …3-41

圖3-16 膜電極組電極結構示意圖…3-44

圖3-17 工研院直接甲醇燃料電池電力模組於NB 之應用測試…3-47

圖3-18 工研院直接甲醇燃料電池之技術發展規劃…3-47

圖3-19 平板型SOFC 單元電池之工作原理示意圖…3-50

圖3-20 歐盟Real-SOFC 計畫工作團隊…3-57

圖3-21 歐盟Real-SOFC 計畫產品商業化目標…3-58

圖3-22 日本發展SOFC 產品商業化之目標規劃…3-59

圖3-23 日本NEDO 研究SOFC 經費推移…3-59

圖4-1 歷年世界燃料電池系統總裝置量（累計）…4-2

圖4-2 世界燃料電池系統各技術類型之市佔率…4-2

圖4-3 燃料電池系統新增量世界市場區域分佈（2004 年）…4-3

圖4-4 世界燃料電池車輛統計（迄2004 年）…4-4

圖4-5 燃料電池應用於利基型運輸工具市場統計…4-6

圖4-6 世界小型定置型燃料電池系統市場規模（2004 年）…4-8

圖4-7 大型定置型燃料電池系統各技術類型市佔率變化（2002-2004 年） …4-9

圖4-8 歷年可攜式燃料電池系統產量（迄2004 年）…4-10

圖4-9 5kW 定置型氫燃料電池系統成本結構分析…4-15

圖4-10 Ballard 燃料電池組於汽車應用之技術發展規劃…4-19

圖4-11 GM 公司燃料電池汽車技術開發合作夥伴…4-27

圖4-12 全球家庭熱電共生系統用燃料電池需求預測…4-29

圖4-13 全球業務/產業用燃料電池需求預測…4-30

圖4-14 全球汽車用燃料電池需求預測…4-31

圖4-15 全球小型可攜式機器用燃料電池需求預測… 32

圖4-16 全球可搬運型（移動機器）用燃料電池需求預測…4-33

圖4-17 日本1kW 家用燃料電池系統技術發展目標…4-41

圖4-18 日本燃料電池車輛技術發展目標…4-41

圖4-19 歷年原油與天然氣價格變動趨勢…4-50

圖4-20 各種技術之發電成本比較…4-51

圖4-21 各種先進車輛技術之相對燃油經濟性比較…4-53

圖4-22 各種先進車輛技術之能源效率比較…4-53

圖4-23 可攜式電源發展趨勢…4-55

圖4-24 日本1kW 定置型燃料電池系統製造成本結構變化分析…4-63

圖4-25 日本PEMFC 燃料與空氣供給裝置市場規模預測…4-64

圖4-26 重組器產品單價預測…4-66

圖4-27 家用與汽車燃料電池系統電力轉換設計架構…4-68

圖4-28 燃料電池發電系統用DC/AC 市場規模預測…4-69

圖5-1 國內燃料電池產業供應鏈…5-1

圖5-2 碧氫科技三合一重組器結構設計…5-6

圖5-3 勝光科技Media Bay DMFC 筆計型電腦原型機結構…5-8

圖5-4 主要國家氫能與燃料電池政府研發經費比較…5-13

圖5-5 全球燃料電池市場規模預測（2010 年）…5-16

圖5-6 燃料電池市場導入時程預測…5-16

圖6-1 PEMFC 燃料電池系統關鍵零組件/技術分析…6-6

圖6-2 燃料電池價格下降趨勢…6-8

圖6-3 燃料電池產業價值鏈…6-9

圖6-4 PEMFC 燃料電池發電系統產業關聯性…6-10

圖6-5 全球燃料電池之燃料供應基礎設施投資規模預測… 6-11

圖6-6 主要國家PEMFC 定置型發電系統之技術Roadmap比較…6-12

圖6-7 國內燃料電池產業競爭力分析…c6-13